DE2134153B2 - METHOD OF MANUFACTURING A SOLID PHOSPHORIC ACID CATALYST - Google Patents

METHOD OF MANUFACTURING A SOLID PHOSPHORIC ACID CATALYST

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DE2134153B2 DE19712134153 DE2134153A DE2134153B2 DE 2134153 B2 DE2134153 B2 DE 2134153B2 DE 19712134153 DE19712134153 DE 19712134153 DE 2134153 A DE2134153 A DE 2134153A DE 2134153 B2 DE2134153 B2 DE 2134153B2
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines festen Phosphorsäurekatalysators durch Vermischen einer Diatomeenerde mit einer Phosphorsauerstoffsäure bei erhöhter Temperatur in einem Mengenverhältnis, daß das erhaltene Gemisch 60 bis 80 Gewichtsprozent Phosphorsauerstoffsäure und 40 bis 20 Gewichtsprozent Diatomeenerde enthält. Ausformen des so erhaltenen Gemisches zu Formkörpern, Behandeln der Formkörper mit Wasserdampf bei einer Temperatur von 260 bis 427°C und Trocknen des mit Wasserdampf behandelten Katalysators in trockener Luft bei einer Temperatur von 288 bis 454° CThe invention relates to a method for producing a solid phosphoric acid catalyst by mixing a diatomaceous earth with a phosphoric oxygen acid at elevated temperature in a quantitative ratio, that the mixture obtained 60 to 80 percent by weight of phosphoric acid and 40 to Contains 20 weight percent diatomaceous earth. Shaping the mixture obtained in this way into molded articles, Treating the shaped body with steam at a temperature of 260 to 427 ° C and drying the with Steam treated catalyst in dry air at a temperature of 288 to 454 ° C

Feste Phosphorsäurekatalysatoren, insbesondere Olefinpolymerisationskatalysatoren, sind in der Praxis üblicherweise hergestellt worden durch Vermischen eines festen Adsorptionsmittels mit einer Phosphorsauerstoffsäure, Extrudieren des Gemischs und Trocknen sowie Calcinieren der anfallenden Extrudatteilchen. Bei der Herstellung derartiger Katalysatoren hat sich gezeigt, daß eine Behandlung der Katalysatorteilchen in einer Wasserdampfatmosphäre sehr vorteilhaft hinsich'.lich der Katalysatoraktivität ist. Jedoch werden die auf eine Wasserdampfbehandlung zurückzuführenden Vorteile zumindest teilweise wieder beseitigt durch eine beträchtliche Verringerung der Druckfestigkeit der Teilchen. Teilchen geringer Druckfestigkeit neigen zum Zerbröckeln, so daß bei der Handhabung beträchtliche Abriebsverluste auftreten und im Betrieb Reaktoren oder zugehörige Einrichtungen verstopft werden können.Solid phosphoric acid catalysts, particularly olefin polymerization catalysts, are in practice usually prepared by mixing a solid adsorbent with a phosphoric acid, Extruding the mixture and drying and calcining the resulting extrudate particles. at the production of such catalysts has been shown that a treatment of the catalyst particles in a steam atmosphere is very advantageous with regard to the catalyst activity. However, the to a steam treatment to be attributed advantages at least partially eliminated by a considerable reduction in the compressive strength of the particles. Particles of low compressive strength tend to Crumbling, so that considerable abrasion losses occur in handling and reactors in operation or associated facilities can become clogged.

Es ist auch ein Verfahren der eingangs angegebenen Art zur Herstellung von Phosphorsäure und Silicophosphorsäure enthaltenden Polymerisationskatalysatoren durch Vermischen von pulverförmigem Kieselgur mit Phosphorsäure, Formen des so erhaltenen Gemisches zu geformten Stücken und Calcinieren der geformten Stücke bekannt (DT-AS 10 46 598), bei dem als besondere Behandlung auf das zu geformten Stücken aufzuarbeitende Gemisch aus Kieselgur und Phosphorsäure ein hoher Druck ausgeübt wird, bis diese Masse ein glasartiges Aussehen angenommen hat. Der auf das Gemisch aus Kieselgur und Phosphorsäure ausgeübte Druck soll gewöhnlich mindestens 10 kg pro cm2 und vorzugsweise 15 kg pro cm2 oder mehr betragen, und die Druckbehandlung soll zweckmäßig bei erhöhter Temperatur, jedoch nicht über 1500C. durchgeführt werden. Nach den näheren Angaben über dieses bekannte Verfahren sollen dort keine Arbeitsmaßnahmen angewendet werden, die zur Bildung einer plastischen Masse führen würden, z. B. ein Kneten.There is also a method of the type specified for the preparation of phosphoric acid and silicophosphoric acid-containing polymerization catalysts by mixing powdered kieselguhr with phosphoric acid, shaping the mixture thus obtained into shaped pieces and calcining the shaped pieces (DT-AS 10 46 598), in which As a special treatment, a high pressure is exerted on the mixture of diatomite and phosphoric acid to be worked up into shaped pieces until this mass has assumed a vitreous appearance. The pressure applied to the mixture of diatomaceous earth and phosphoric acid should usually be at least 10 kg per cm 2 and preferably 15 kg per cm 2 or more, and the printing treatment is advantageously at elevated temperature, however, not be carried out above 150 0 C.. According to the details of this known method, no work measures should be applied there that would lead to the formation of a plastic mass, e.g. B. a kneading.

Demgemäß kommt eine Verarbeitung des Diatomeenerde-Phosphorsauerstoffsäure-Gemisches zu Formkörpern durch die bekanntlich besonders einfache und daher vorteilhafte Maßnahme des Extrudierens nicht in Betracht Vielmehr wird die bei der besonderen Druckbehandlung gebildete glasartige Masse zunächst einige Stunden auf 150 bis 2200C erhitzt, um das während der Reaktion der Phosphorsäure mit Kieselgur gebildete Wasser ganz oder teilweise zu entfernen, und dann wird die Masse z. B. durch Pressen zu Tabletten oder durch Schneiden bzw. Granulieren zu Stücken oder Körnern gewünschter Größe geformt. Die Maßnahmen der Hochdruckbehandlung, der mehrstündigen Erhitzung der glasartigen Masse und der Formung des erhaltenen Materials durch Granulieren oder Pressen zu Tabletten erfordern zusätzliche, apparativen und betrieblichen Aufwand mit sich bringende Arbeitsgänge. Weiterhin wird bei dem bekannten Verfahren der zu Formkörpern verarbeitete Katalysator durch mehrstündiges Erhitzen auf hohe Temperaturen, z.B. 5Stunden bei 35O0C in einem trockenen Luftstrom, calciniert. Nach den dortigen näheren Angaben wird nach der Calcinierung eine Behandlung bei 200 bis 3000C mit Dampf, offensichtlich reinem Wasserdampf, während mehrerer Stunden vorgenommen, z. B. 16 Stunden mit Dampf bei 2600C. Anschließend wird der Katalysator bei einer Temperatur von beispielsweise etv/a 3000C getrocknet, indem er kurzzeitig, z. B. 15 Minuten, mit einem trockenen Gasstrom, wie Luft, behandelt und dann gekühlt wird.Accordingly, a processing comes the diatomaceous earth-phosphorus-oxygen acid mixture into moldings by known particularly simple and therefore advantageous measure of extrusion can not be considered contrary, the vitreous mass formed in the special pressure treatment is first heated for several hours at 150 to 220 0 C to the while the reaction of phosphoric acid with kieselguhr to remove all or part of the water formed, and then the mass is z. B. formed by pressing into tablets or by cutting or granulating into pieces or grains of the desired size. The measures of high-pressure treatment, the heating of the vitreous mass for several hours and the shaping of the material obtained by granulating or pressing into tablets require additional operations involving equipment and operational expenditure. Furthermore, the processed into moldings catalyst by heating for several hours at high temperatures, for example 5 hours at 35O 0 C in a dry air stream, in the known method is calcined. According to the details given there, a treatment at 200 to 300 ° C. with steam, obviously pure steam, is carried out for several hours after the calcination, e.g. B. 16 hours with steam at 260 0 C. The catalyst is then dried at a temperature of, for example, etv / a 300 0 C by briefly, z. B. 15 minutes, treated with a dry gas stream, such as air, and then cooled.

Insgesamt erfordert somit das bekannte Verfahren recht zahlreiche, zum Teil vergleichsweise aufwendige und langdauernde Arbeitsschritte.Overall, the known method thus requires quite a number of, in some cases, comparatively expensive and long work steps.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs angegebenen Art zur Herstellung eines festen Phosphorsäurekataiysators für die Kohlenwasserstoffumwandlung zu schaffen, das ohne aufwendige und langwierige Verfahrensmaßnahmen auskommt, einfach und sicher durchzuführen ist und trotzdem zu einem festen Phosphorsäurekatalysator führt, der gute Aktivität, insbesondere für die Olefinpolymerisation, und gute Druckfestigkeit aufweist. The invention is accordingly based on the object of providing a method of the type specified at the outset Manufacture of a solid phosphoric acid catalyst for hydrocarbon conversion to create the does without complex and lengthy procedural measures, can be carried out easily and safely and still leads to a solid phosphoric acid catalyst which has good activity, especially for the Olefin polymerization, and has good compressive strength.

Gegenstand der Erfindung ist hierzu ein Verfahren zur Herstellung eines festen Phosphorsäurekataiysators durch Vermischen einer Diatomeenerde mit einer Phosphorsauerstoffsäure bei erhöhter Temperatur in einem Mengenverhältnis, daß das erhaltene Gemisch 60 bis 80 Gewichtsprozent Phosphorsauerstoffsäure und 40 bis 20 Gewichtsprozent Diatomeenerde enthält, Ausformen des so erhaltenen Gemisches zu Formkörpern, Behandeln der Formkörper mit Wasserdampf bei einer Temperatur von 260 bis 427°C und Trocknen des mit Wasserdampf behandelten Katalysators in trockener Luft bei einer Temperatur von 288 bis 454°C, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß das Gemisch auf 38 bis 260° C erhitzt, durch Extrudieren ausgeformt und die dabei erhaltenen Formkörper ohne vorhergehende Calcinierung zunächst 0,5 bis 1,5 Stunden in einerThe invention relates to a method for producing a solid phosphoric acid catalyst by mixing a diatomaceous earth with a phosphoric oxygen acid at an elevated temperature in a quantitative ratio that the mixture obtained 60 to 80 percent by weight of phosphoric acid and Contains 40 to 20 percent by weight of diatomaceous earth, shaping the mixture thus obtained into moldings, Treating the molded body with steam at a temperature of 260 to 427 ° C and drying the steam-treated catalyst in dry air at a temperature of 288 to 454 ° C, which is characterized in that the mixture is heated to 38 to 260 ° C, shaped by extrusion and the molded bodies obtained in this way, without prior calcination, initially for 0.5 to 1.5 hours in one

20 bis 30 Gewichtsprozent HzO enthaltenden Wasserdampfairaosphäre und danach 0.5 bis 1,5 Stunden in trockenei· Luft getrocknet werden.Water vapor air atmosphere containing 20 to 30 percent by weight of HzO and then dried in dry air for 0.5 to 1.5 hours.

Das Verfahren der Erfindung ist, wie aus den vorstehenden Angaben ohne weiteres hervorgeht, recht einfach durchzuführen. Eine dem obigen bekannten Verfahren vergleichbare besondere Hochdruckbehandlung ist nicht erforderlich. Das aus den Ausgangskomponenten bereitete Gemisch kann bei erhöhter Temperatur durch die bekanntlich sehr einfache und daher vorteilhafte Maßnahme des Extrudierens zu den gewünschten Formkörpern ausgeformt werden. Eine dem Ausformen vorausgehende mehrstürdige Erhitzungsbehandlung, wie bei dem oben geschilderten bekannten Verfahren, ist nicht notwendig. Auch eine mehrstündige Calcinierung, wie sie bei dem bekannten Verfahren vor der Behandlung des Katalysators mit Dampf vorgenommen wird, ist überflüssig. Nach dem Extrudieren genügt die angegebene zweistufige Trocknungsbehandlung zunächst in wasserdampfhaltiger Atmosphäre und dann in trockener Luft. Diese beiden Trocknungsbehandlungen benötigen dabei nur jeweils 0,5 bis 1.5 Stunden, eine z. B. 16stündige Behandlung mit Wasserdampf, wie bei dem obigen bekannten Verfahren, entfällt. Irgendwelche aufwendigen und langdauernden Arbeitsschritte sind überhaupt nicht erforderlich, vielmehr genügen insgesamt weniger und einfacher durchzuführende Maßnahmen für die Herstellung des Katalysators. Trotzdem weist dieser eine hohe und für die Anwendung in der Praxis weit ausreichende Druckfestigkeit und gute Aktivität auf.The method of the invention is as shown in FIGS the above information is readily apparent easy to do. A special high pressure treatment comparable to the above known method not necessary. The mixture prepared from the starting components can be used at elevated temperature by the known very simple and therefore advantageous measure of extrusion to the desired moldings are molded. A multi-hour heating treatment prior to molding, as in the known method outlined above, is not necessary. Also one several hours of calcination, as in the known method before the treatment of the catalyst with There is no need for steam. After the extrusion, the specified two-stage drying treatment is sufficient first in an atmosphere containing water vapor and then in dry air. These two Drying treatments only need 0.5 to 1.5 hours each. B. 16 hour treatment with There is no need for water vapor, as in the above known method. Any complex and lengthy ones Work steps are not required at all; on the contrary, fewer and simpler ones are sufficient overall measures to be carried out for the manufacture of the catalyst. Nevertheless, this has a high and for the application in practice has far sufficient compressive strength and good activity.

Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens der Erfindung wird Diatomeenerde mit einer Polyphosphorsäure zur Bildung eines Gemischs der angegebenen Zusammensetzung vermischt. Das Gemisch wird auf eine Temperatur von 38 bis 260°C erhitzt und dann extrudiert, worauf die Extrudatteilchen ohne vorhergehende Calcinierung zunächst in einer Wasserdampfatmosphäre, die 20 bis 30 Gewichtsprozent H2O enthält, 0,5 bis 1,5 Stunden bei einer Temperatur von 343 bis 399°C und danach in trockener Luft während eines Zeitraums von 0,5 bis 1,5 Stunden bei einer Temperatur von 371 bis 4270C getrocknet werden.In a particularly preferred embodiment of the method of the invention, diatomaceous earth is mixed with a polyphosphoric acid to form a mixture of the specified composition. The mixture is heated to a temperature of 38 to 260 ° C. and then extruded, whereupon the extrudate particles, without prior calcination, first in a steam atmosphere containing 20 to 30 percent by weight of H2O for 0.5 to 1.5 hours at a temperature of 343 to 399 ° C and then dried in dry air over a period of 0.5 to 1.5 hours at a temperature of 371-427 0 C.

Weitere Gesichtspunkte und Ausführungsformen der Erfindung gehen aus der nachstehenden näheren Erläuterung hervor.Further aspects and embodiments of the invention emerge from the following in greater detail Explanation.

Der Hauptbestandteil des festen Katalysators ist eine Phosphorsauerstoffsäure, vorzugsweise eine Phosphorsauerstoffsäure, in der der Phosphor eine Wertigkeit von + 5 hat. Die Säure macht 60 bis 80 Gewichtsprozent des entgültigen Katalysators aus. Orthophosphorsäure (H3PO4) und Pyrophosphorsäure (H4P2O7) werden bevorzugt, in erster Linie wegen ihrer Billigkeit und leichten Zugänglichkeit. Andere Phosphorsauerstoffsäuren können jedoch ebenfalls verwendet werden.The main component of the solid catalyst is a phosphoric acid, preferably a phosphoric acid, in which the phosphorus has a valence of +5. The acid makes up 60 to 80 percent by weight of the final catalytic converter. Orthophosphoric acid (H3PO4) and pyrophosphoric acid (H4P2O7) are used preferred, primarily because of their cheapness and easy accessibility. Other phosphoric acids however, can also be used.

Bei Verwendung von Orthophosphorsäure kann diese in unterschiedlichen Konzentrationen eingesetzt werden, von etwa 75 bis 100% oder sogar Säure, die freies Phosphorpentoxyd enthält. Die Orthosäure kann Pyrosäure enthalten, entsprechend der primären Phase der Dehydratation der Orthophosphorsäure. Innerhalb dieser Konzentrationsbereiche sind die Säuren Flüssigkeiten unterschiedlicher Viskositäten, die sich leicht mit Diatomeenerden mischen. In der Praxis hat sich gezeigt, daß Pyrophosphorsäure (H4P2O7) mit Diatomeenerden bei Temperaturen etwas oberhalb ihres Schmelzpunktes von 610C gut vereinigt werden kann.When using orthophosphoric acid, it can be used in different concentrations, from about 75 to 100% or even acid that contains free phosphorus pentoxide. The ortho acid can contain pyroic acid, corresponding to the primary phase of dehydration of the orthophosphoric acid. Within these concentration ranges, the acids are liquids of different viscosities that easily mix with diatomaceous earth. In practice it has been found that pyrophosphoric acid (H4P2O7) may well be combined with diatomaceous earth at temperatures somewhat above its melting point of 61 0 C.

Triphosphorsäure (HsPsOio) ist ebenfalls verwendbar. Die Katalysatoren können auch aus einer Diatomeenerde und Phosphorsäuregemischen, die Orthophosphorsäure, Pyrophosphorsäure, Triphosphorsäure und andere Polyphosphorsäuren enthalten können, hergestellt werden.Triphosphoric acid (HsPsOio) can also be used. The catalysts can also consist of a diatomaceous earth and phosphoric acid mixtures, the orthophosphoric acid, Pyrophosphoric acid, triphosphoric acid and others Polyphosphoric acids can be prepared.

Eine weitere verwendbare Phosphorsäure ist Tetraphosphorsäure der allgemeinen Formel H6P4O13. Sie ergibt sich, wenn drei Moleküle Wasser aus vier Molekülen Orthophosphorsäure (H3PO4) entfernt werden. Sie kann hergestellt werden durch allmähliche und gesteuerte Dehydratation mittels Erhitzen von Orthophosphorsäure oder Pyrophosphorsäure oder durch Zugeben von Phosphorpentoxyd zu diesen Säuren in entsprechenden Mengen. Bei Anwendung der letztgenannten Arbeitsweise wird Phosphorsäureanhydrid allmählich zugefügt, bis es 520 Gewichtsprozent des insgesamt anwesenden Wassers beträgt. Nach Stehenlassen bei Umgebungstemperaturen scheiden sich Kristalle der Tetraphosphorsäure aus der viskosen Flüssigkeit aus. Es kann auch das rohe Tetraphosphorsäuregemisch, ohne Kristallisation, mit der Diatomeenerde vermischt werden.Another phosphoric acid that can be used is tetraphosphoric acid of the general formula H6P4O13. she results when three molecules of water are removed from four molecules of orthophosphoric acid (H3PO4). It can be produced by gradual and controlled dehydration by heating orthophosphoric acid or pyrophosphoric acid or by adding phosphorus pentoxide to these acids in corresponding quantities. When using the latter procedure, phosphoric anhydride is used gradually added until it is 520% by weight of the total water present. After standing At ambient temperatures, crystals of tetraphosphoric acid separate from the viscous one Liquid out. It can also be the crude tetraphosphoric acid mixture, without crystallization, with the diatomaceous earth be mixed.

Das Trägermaterial besteht aus einer Diatomeenerde, d. h. einem Material von vorwiegend kieselsäure- oder sjliciumdioxydartigem Charakter.The carrier material consists of a diatomaceous earth, i. H. a material made of predominantly silicic acid or silicon dioxide-like character.

Die Diatomeenerde wird mit der Phosphorsauerstoffsäure, \*ie Orthophosphorsäure, Pyrophosphorsäure, Triphosphorsäure oder Tetraphosphorsäure, vermischt, zweckmäßig gleich bei der Temperatur von 38 bis 2600C, vorzugsweise 93 bis 2600C. Es ergibt sich eine schwach feuchte bis fast trockene Masse, die beim Auspressen hinreichend plastisch wird, um ein einwandfreies Extrudieren und Zerschneiden zu gestatten.The diatomaceous earth is mixed with the phosphoric oxygen acid, ie orthophosphoric acid, pyrophosphoric acid, triphosphoric acid or tetraphosphoric acid, expediently at a temperature of 38 to 260 ° C., preferably 93 to 260 ° C. The result is a slightly moist to almost dry mass, which becomes sufficiently plastic when pressed to allow proper extrusion and cutting.

Die Extrudatteilchen werden dann ohne vorhergehende Calcinierung zunächst in einer Wasserdampfatrnosphäre, die 20 bis 30 Gewichtsprozent Wasserdampf enthält, 0,5 bis 1,5 Stunden bei einer Temperatur von 260 bis 427°C, vorzugsweise 343 bis 399°C, und danach in trockener Luft 0,5 bis 1,5 Stunden bei einer Temperatur von 288 bis 454° C, vorzugsweise 371 bis 427° C, getrocknet.'**The extrudate particles are then first in a water vapor atmosphere, without prior calcination, which contains 20 to 30 percent by weight of water vapor, 0.5 to 1.5 hours at a temperature of 260 to 427 ° C, preferably 343 to 399 ° C, and then in dry air for 0.5 to 1.5 hours at one temperature from 288 to 454 ° C, preferably 371 to 427 ° C. '**

Der Katalysator ist in erster Linie geeignet für die Polymerisation von olefinischen Kohlenwasserstoffen, insbesondere für die Polymerisation von leichten olefinischen Kohlenwasserstoffen zu bei Normalbedingungen flüssigen Kohlenwasserstoffen, etwa zur Verwendung als Benzinkomponenten.The catalyst is primarily suitable for the polymerization of olefinic hydrocarbons, especially for the polymerization of light olefinic hydrocarbons under normal conditions liquid hydrocarbons, such as for use as gasoline components.

Der Katalysator kann sowohl bei Betriebsdurchführungen in der Dampfphase als auch bei Betriebsdurchführungen in flüssiger Phase verwendet werden. Bei der Polymerisation von unter Normalbedingungen gasförmigen Olefinen werden die Katalysatorteilchen gewöhnlich in einen senkrechten zylindrischen Reaktor eingebracht, und das olefinhaltige Gasgemisch wird bei einer Temperatur von 177 bis 288°C und einem Druck von 7,8 bis 103 Atm hindurchgeleitet. Derartige Bedingungen sind besonders zweckmäßig bei Verarbeitung von olefinhaltigen Materialien, z. B. Rückflußanteilen einer Entbutanisierkolonne, die 10 bis 50% oder mehr Propylen und Butylene enthalten. Bei Verarbeitung von Gemischen, die im wesentlichen aus Propylen und Butylenen bestehen, ist der Katalysator bei Bedingungen brauchbar, die eine maximale Ausnutzung von sowohl Normal- als auch Isobutylen begünstigen, d.h. einer Temperatur von 121 bis 1630C und einem Druck von 35 bis 103 Atm.The catalyst can be used both when carrying out operations in the vapor phase and when carrying out operations in the liquid phase. In the polymerization of olefins which are gaseous under normal conditions, the catalyst particles are usually introduced into a vertical cylindrical reactor and the olefin-containing gas mixture is passed through it at a temperature of 177 to 288 ° C. and a pressure of 7.8 to 103 atm. Such conditions are particularly useful when processing olefin-containing materials, e.g. B. reflux fractions of a debutanizing column containing 10 to 50% or more propylene and butylenes. When processing mixtures which essentially consist of propylene and butylenes, the catalyst can be used under conditions which favor maximum utilization of both normal and isobutylene, ie a temperature of 121 to 163 ° C. and a pressure of 35 to 103 Atm.

Als weitere Anwendungsgebiete des KatalysatorsAs further areas of application for the catalyst

seien genannt: die Alkylierung von cyclischen Verbindungen mit Olefinen, wobei als cyclische Verbindungen insbesondere Aromaten, polycyclische Verbindungen, Naphthene und Phenole in Betracht kommen; Kondensationsreaktionen, z. B. wie sie zwischen Äthern und Aromaten, Alkoholen und Aromaten ader Phenolen und Aldehyden auftreten; Reaktionen, bei denen eine Hydrohalogenierung von ungesättigten organischen Verbindungen erfolgt; Isomerisierungen; Esterbildungen durch Umsetzungen von carbocyclischen Säuren und Olefinen.may be mentioned: the alkylation of cyclic compounds with olefins, the cyclic compounds being in particular aromatics, polycyclic compounds, Naphthenes and phenols come into consideration; Condensation reactions, e.g. B. as between ethers and Aromatics, alcohols and aromatics occur rather than phenols and aldehydes; Reactions in which one Hydrohalogenation of unsaturated organic compounds occurs; Isomerizations; Ester formations by reactions of carbocyclic acids and olefins.

Bei <fcr Verwendung des Katalysators für Dampfphasenpolymerisationen und andere Dampfphasenreaktionen ist es häufig vorteilhaft, geringe Mengen Feuchtigkeit zuzusetzen, um eine übermäßige Dehydratation des Katalysators mit nachfolgender Verringerung der Aktivität zu vermeiden. Wasser oder Wasserdampf können der Reaktorbeschickung z. B. in einer Menge von 0,1 bis 6 Volumprozent zugesetzt werden.When using the catalyst for vapor phase polymerizations and other vapor phase reactions, it is often advantageous to have small amounts of moisture add to avoid excessive dehydration of the catalyst with subsequent reduction in the Avoid activity. Water or steam can be added to the reactor charge z. B. in a crowd 0.1 to 6 percent by volume can be added.

Beispiel 1 (Vergleichsbeispiel)Example 1 (comparative example)

Ein fester Phosphorsäurekatalysator wurde hergestellt durch Vermischen von Diatomeenerde mit Polyphosphorsäure (86,17% P2O5), die vorausgehend auf 171°C erhitzt worden war. Die Diatomeenerde wurde mit der Säure in einem Gewichtsverhältnis von 1 :2 vermischt. Die sich ergebende, heiße pulverige Masse wurde extrudiert, und die feuchten Extrudatteilchen wurden 70 Minuten bei 371°C mit Luft, die 30% Wasserdampf enthielt, getrocknet. Die heißen Gase wurden dabei in Aufwärtsrichtung durch die Extrudatteilchen geleitet, letztere waren verteilt in einer Fördereinrichtung mit Laufgurt angeordnet. Die Druckfestigkeit der Katalysatorteilchen betrug 9,9 kg. Die Druckfestigkeit wurde bestimmt mit einem Apparat, der es gestattete, kontinuierlich und mit gleichmäßiger Zunahme Kraft auf die Teilchen auszuüben, beginnend mit einer Belastung von NuIL Die angegebene Druckfestigkeit ist das arithmetische Mittel der Kraft, die erforderlich war, um jedes Teilchen einer vorgegebenen Anzahl von einzelnen Teilchen zu zerdrücken.A solid phosphoric acid catalyst was prepared by mixing diatomaceous earth with it Polyphosphoric acid (86.17% P2O5), which had previously been heated to 171 ° C. The diatomaceous earth was mixed with the acid in a weight ratio of 1: 2. The resulting hot powdery Mass was extruded and the wet extrudate particles were dried for 70 minutes at 371 ° C. with air containing 30% water vapor. The hot gases were guided in the upward direction through the extrudate particles, the latter were distributed in a Conveyor arranged with running belt. The compressive strength of the catalyst particles was 9.9 kg. the Compressive strength was determined with an apparatus which allowed it, continuously and with more uniform Increase in force exerted on the particles, starting with a load of NuIL The specified Compressive strength is the arithmetic mean of the force that was required to give each particle a given Crush number of individual particles.

Der in dieser Weise hergestellte Katalysator wurde in Form eines Festbettes in einem senkrechten rohrförmigen Reaktor angeordnet, und ein leichtes Kohlenwasserstoffeinsatzmaterial, das 37% Olefine in Form von Propylen enthielt, wurde in Aufwärtsfluß durch das Katalysatorbett geleitet Die stündliche Raumströmungsgeschwindigkeit des Gases betrug 0,2, der Druck betrug 69 Atm. und die Temperatur betrug 2040C. Es wurde eine 76prozentige Umwandlung von Propylen zu Propylenpolymer bei dieser Betriebsweise mit einmaligem Durchgang erzielt.The catalyst thus prepared was placed in the form of a fixed bed in a vertical tubular reactor and a light hydrocarbon feed containing 37% olefins in the form of propylene was passed in an upward flow through the catalyst bed. The hourly space velocity of the gas was 0.2. the pressure was 69 atm. and the temperature was 204 0 C. It was a 76prozentige converting propylene to propylene polymer in this mode obtained with a single pass.

Beispiel 2 (Erfindung)Example 2 (invention)

Ein fester Phosphorsäurekatalysator wurde in genau der gleichen Weise wie im Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, daß das wasserdampfgetrocknete Produkt weiter in einem für die Behandlung von Einzelansätzen ausgebildeten Ofen 70 Minuten bei 399°C in trockener Luft getrocknet wurde. Die Druckfestigkeit der Katalysatorteilchen betrug, als Mittelwert, 16,6 kg, gegenüber 9,9 kg bei dem vorausgehenden Vergleichsbeirpiel. Bei den gleichen Bedingungen wie in dem vorausgehenden Vergleichsbeispiel wurde mit dem erfindungsgemäß hergestellten Katalysator eine 78prozentige Umwandlung von Propylen zu Propylenpolymer erzielt.A solid phosphoric acid catalyst was prepared in exactly the same manner as in Example 1 with the Exception that the steam-dried product continues in one for the treatment of individual batches formed oven was dried in dry air at 399 ° C. for 70 minutes. The compressive strength of the Catalyst particles averaged 16.6 kg versus 9.9 kg in the previous comparative example. Under the same conditions as in the preceding comparative example, the catalyst prepared in accordance with the invention had a 78 percent conversion of propylene to propylene polymer achieved.

Die Gründe für die erzielte sprunghafte Verbesserung der Druckfestigkeit, ohne Beeinträchtigung der Aktivitat, sind bisher nicht im einzelnen bekannt.The reasons for the sudden improvement in compressive strength achieved without impairing the activity, are not yet known in detail.

Claims (1)

Patentanspruch:Claim: Verfahren zur Herstellung eines festen Phosphorsäurekataiysators durch Vermischen einer Diatomeenerde mit einer Phosphorsauerstoffsäure bei erhöhter Temperatur in einem Mengenverhältnis, daß das erhaltene Gemisch 60 bis 80 Gewichtsprozent Phosphorsauerstoffsäure und 40 bis 20 Gewichtsprozent Diatomeenerde enthält. Ausformen des so erhaltenen Gemisches zu Formkörpern, Behandeln der Formkörper mit Wasserdampf bei einer Temperatur von 260 bis 427° C und Trocknen des mit Wasserdampf behandelten Katalysators in trockener Luft bei einer Temperatur von 288 bis 454°C, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch auf 38 bis 260°C erhitzt, durch Extrudieren ausgeformt und die dabei erhaltenen Formkörper ohne vorhergehende Calcinierung zunächst 0,5 bis 1,5 Stunden in einer 20 bis 30 Gewichtsprozent H2O enthaltenden Wasserdampfatmosphäre und danach 0,5 bis 1,5 Stunden in trockener Luft getrocknet werden.A method of manufacturing a solid phosphoric acid catalyst by mixing a diatomaceous earth with a phosphoric acid elevated temperature in such a proportion that the mixture obtained is 60 to 80 percent by weight Contains phosphoric acid and 40 to 20 percent by weight diatomaceous earth. Molding the mixture obtained in this way to form moldings, treating the moldings with steam a temperature of 260 to 427 ° C and drying the steam-treated catalyst in dry air at a temperature of 288 to 454 ° C, characterized in that the Mixture heated to 38 to 260 ° C, shaped by extrusion and the moldings obtained without prior calcination, initially 0.5 to 1.5 hours in a 20 to 30 percent by weight H2O containing water vapor atmosphere and then dried in dry air for 0.5 to 1.5 hours will.
DE19712134153 1970-07-13 1971-07-08 Process for making a tested phosphoric acid catalyst Expired DE2134153C3 (en)

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